Name: rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling
Uploaded: 2019-12-10T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling at JoVE.com

USDA-ARS Research Project numero 6036-22000-028-00D. L'uso di marchi commerciali, ditta o di società in questa pubblicazione è per le informazioni e la convenienza del lettore. Tale utilizzo non costituisce un'approvazione ufficiale o un'approvazione da parte del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti o del Servizio di Ricerca per l'Agricoltura di qualsiasi prodotto o servizio, ad esclusione di altri che possono essere adatti. Inoltre, il Dipartimento di Biologia dell'Università della Florida-Lewis e la borsa di studio Varina Vaughn in Orchid Biology (2017), e una borsa di ricerca di laurea dell'Università della Florida (2014-2018) ha fornito finanziamenti. Ringraziamo anche Cindy Bennington della Stetson University per la pianta di orchidea utilizzata durante le riprese di questo video.

NOTA: I profumi o le lozioni profumate e i prodotti non devono essere indossati durante nessuna di queste procedure.
1. Selezione dei fiori
NOTA: I fiori utilizzati possono essere naturalmente in crescita nell'ambiente o tenuti in condizioni ambientali artificiali. Temperatura, umidità e livello di luce durante la raccolta possono variare in base alle specie di fiori specifici utilizzate e al tipo di dati raccolti. Ad esempio, i dati sono stati raccolti durante il gi...

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	<li>Knudsen, J. T., Tollsten, L., Bergstrom, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Floral+scents-+A+checklist+of+volatile+compounds+isolated+by+head-space+techniques.">Floral scents- A checklist of volatile compounds isolated by head-space techniques.</a> Phytochemistry. 33, 253-280 (1993).</li><li>Dudareva, N. A., Pichersky, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biology of floral scent. , (2006).</li><li>Altenburger, R., Matile, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhythms+of+fragrance+emission+in+flowers.">Rhythms of fragrance emission in flowers.</a> Planta. 174, 242-247 (1988).</li><li>Dodson, C. H., Dressler, R. L., Hills, H. G., Adams, R. M., Williams, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+active+compounds+in+orchid+fragrances.">Biologically active compounds in orchid fragrances.</a> Science. 164, 1243-1249 (1969).</li><li>Theis, N., Raguso, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+pollination+on+floral+fragrance+in+thistles.">The effect of pollination on floral fragrance in thistles.</a> Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).</li><li>Heath, R. R., Manukian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+evaluation+of+systems+to+collect+volatile+semiochemicals+from+insects+and+plants+using+a+charcoal-infused+medium+for+air+purification.">Development and evaluation of systems to collect volatile semiochemicals from insects and plants using a charcoal-infused medium for air purification.</a> Journal of Chemical Ecology. 18, 1209-1226 (1992).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+floral+fragrance+components+of+species+of+Encyclia+and+Prosthechea+(Orchidaceae)+from+Soconusco,+southeast+Mexico.">Comparison of floral fragrance components of species of Encyclia and Prosthechea (Orchidaceae) from Soconusco, southeast Mexico.</a> Lankesteriana. 6, 83-139 (2006).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+analysis+of+euglossine+bee+pollinated+orchids+from+Soconusco,+south-east+Mexico.">Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico.</a> Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).</li><li>Sadler, J. J., Smith, J. M., Zettler, L. W., Alborn, H. T., Richardson, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+composition+of+Dendrophylax+lindenii+(Orchidaceae)+using+a+novel+technique+applied+in+situ.">Fragrance composition of Dendrophylax lindenii (Orchidaceae) using a novel technique applied in situ.</a> European Journal of Environmental Science. 1, 137-141 (2011).</li><li>Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Floral+fragrance+analysis+of+Prosthechea+cochleata+(Orchidaceae),+an+endangered+native,+epiphytic+orchid,+in+Florida.">Floral fragrance analysis of Prosthechea cochleata (Orchidaceae), an endangered native, epiphytic orchid, in Florida.</a> Plant Signaling and Behavior. , (2018).</li><li>. National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: <a target="_blank" href="https://www.nist.gov/">https://www.nist.gov/</a> (2019)</li></ol>

Anche se questa tecnica è incredibilmente preziosa per la sua velocità di campionamento e portabilità, una limitazione è usarla per le specie epifite, o per quelle che crescono sugli alberi e non da terra. Nello studio originale10, uno dei fiori campionati era epifita. Poiché la macchina è troppo pesante per essere appesa liberamente, per il campionamento deve essere fatta una base stabile ed elevata. Inoltre, la macchina può essere collegata a una presa elettrica o a una batteria alimentat...

I fiori producono tipicamente una fragranza utilizzata per attirare gli impollinatori. Queste fragranze sono costituite da molti composti chimici che agiscono tutti insieme come una miscela floreale1,2,3. Senza queste fragranze, i fiori sarebbero meno propensi a trasmettere le loro informazioni genetiche utilizzando impollinatori. La fragranza floreale è stata documentata in molte famiglie di piante da fiore, con Orchidaceae che è una delle famiglie più comuni studiate4. Per comprendere il ruolo della fragranza floreale nell'impollinazione, è importante raccogliere e analizzare in modo non distruttivo i composti chimici emessi dai fiori in diversi momenti della giornata e durante i diversi giorni o settimane le fioriture dei fiori sono aperte, in quanto la fragranza può variare nel tempo5 .
Un protocollo precoce per questo tipo di campionamento è stato sviluppato da Heath e Manukian6. L'obiettivo dei loro metodi di campionamento era quello di ridurre lo stress sul campione (ad esempio, piante, insetti) studiato. I documenti precedenti documentavano che erano necessarie procedure distruttive per la pianta, come la rimozione dei fiori in fiore al fine di raccogliere la fragranza. Più recenti pubblicazioni di fragranze floreali di Cancino e Damon7,8 utilizzato metodi simili. Questo studio mise i fiori in camere di vetro e passò l'aria purificata su di loro; poi composti profumati dalla camera sono stati assorbiti su adsorbenti polimerici porose in pipette Pasteur chiare. Le fragranze sono state raccolte per almeno due ore durante questo studio. Sadler et al.9 ha effettuato studi sulle fragranze floreali su un'orchidea epifita nel sud della Florida, proprio come lo studio originale10. Anche in questo caso, questo studio ha richiesto che i fiori siano campionati per oltre due ore per raccogliere le sostanze volatili della fragranza, con profumo raccolto sull'adsorbente polimerico poroso. Il documento qui presenta un metodo non distruttivo che consente un campionamento molto più veloce, della durata di soli 10 minuti. Inoltre, invece di utilizzare una camera di vetro forno borse da forno, che consentono un movimento più flessibile della camera e ridurre le probabilità di danni ai fiori. Questi sacchetti sono disponibili in diverse dimensioni permettendo la possibilità di selezionare la dimensione del sacchetto che si adatta facilmente singoli campioni senza danneggiare il campione o il materiale circostante. L'adsorbente utilizzato in questo studio è stato Tenax Porous Polymer Adsorbent. Questo è diverso da Porapak, perché il campione può essere riscaldato sulla colonna GC-MS per l'analisi, eliminando l'uso di un solvente chimico.
I metodi in questo studio forniscono un modo per campionare rapidamente le sostanze volatili delle fragranze prodotte dai fiori e potrebbero essere utilizzati anche per campionare sostanze volatili da altri esemplari, come feromoni di insetti o volatili di funghi. Il tempo ridotto per il campionamento significa che c'è meno stress sul campione e la capacità di raccogliere molti campioni in un breve periodo di tempo. Ad esempio, in Sadler et al.9, il fiore era solo profumato di notte, quindi solo due o tre campioni potevano essere raccolti ogni notte. Con il metodo qui, i campioni potrebbero essere prelevati tutta la notte a intervalli di 15-20 minuti dallo stesso fiore. Inoltre, utilizzando sacchetti al posto delle camere di vetro, lo spazio della testa può essere sospeso più facilmente per il campionamento sul campo per la raccolta in situ su specie vegetali in via di estinzione o minacciate. Utilizzando il metodo qui presentato, siamo stati in grado di assaggiare i fiori a 1,5 a 2 metri da terra. Questi metodi sono incredibilmente utili per la raccolta di fragranze in laboratorio e sul campo e forniscono ai ricercatori una tecnica di campionamento che è veloce e non distruttiva per il campione.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bulkhead Union</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06390-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEP tubing</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06407-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Chromatography</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>6890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Wool, Silanized</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>20411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inlet liner</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5062-3587</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Spectrometer</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>5973</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reynolds oven bag</td>
			<td>Reynolds Consumer Products</td>
			<td>Turkey size</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tenax Porous Polymer Adsorbent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>11982</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling

Sono state campionate le fragranze di molte famiglie di fiori e sono stati analizzati i volatili. Conoscere i composti che compongono le fragranze può essere un passo importante per la conservazione dei fiori che sono minacciati o in via di estinzione. Poiché la fragranza floreale è fondamentale per attirare gli impollinatori, questo metodo potrebbe essere utilizzato per comprendere meglio o addirittura migliorare l'impollinazione. Vi presentiamo un protocollo utilizzando un filtro ad aria a carbone portatile e un vuoto per raccogliere le sostanze volatili delle fragranze floreali, che vengono poi analizzate da un GC-MS. Utilizzando questo metodo, i volatili delle fragranze possono essere campionati utilizzando un metodo non distruttivo con una macchina che viene facilmente trasportata. Questa metodologia utilizza una procedura di campionamento rapido, riducendo il tempo di campionamento da 2-3 ore a circa 10 minuti. Utilizzando GC-MS, i composti della fragranza possono essere identificati singolarmente, sulla base di standard autentici. Vengono presentati i passaggi utilizzati per la raccolta dei dati relativi alle fragranze e al controllo, dall'impostazione del materiale alla raccolta dell'output dei dati.

I dati rappresentativi del GC-MS sono mostrati come un cromatogramma nella figura 1. Oltre al cromatogramma, viene fornito anche un file di dati dei risultati (Supplementary File 1). Questo file di dati fornisce il tempo di conservazione per ogni picco (RT) e un'identificazione di quale composto è tale picco (Libreria/ID). I picchi tra le 10:00 e le 15:00 minuti sono volatili floreali, a causa del peso molecolare dei composti10. I numeri al di sopra ...

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Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling

Qui, presentiamo un protocollo per raccogliere la fragranza floreale volatile dai fiori in fiore, utilizzando una procedura di campionamento non distruttivo.

Raccolta rapida di volatili di fragranze floreali utilizzando una tecnica di raccolta volatile Headspace per il campionamento della postura termica GC-MS

Fragrances of many flower families have been sampled and the volatiles analyzed. Knowing the compounds that make up the fragrances can be an important ...

Poiché la fragranza floreale è fondamentale per attirare gli impollinatori, questo metodo potrebbe essere utilizzato per comprendere meglio o persino migliorare l'impollinazione delle specie di fiori autoctone. Con questo metodo, i volatili delle fragranze vengono campionati utilizzando un metodo non distruttivo con una macchina facilmente trasportabile. Questa metodologia utilizza il campionamento rapido, riducendo il tempo di campionamento da due a tre ore a 10 minuti.Questi metodi forniscono un modo per campionare rapidamente i volatili prodotti dai fiori e potrebbero essere utilizzati per campionare volatili anche da altri campioni, come i feromoni degli insetti. Per iniziare, selezionare un fiore inizialmente non aperto e contrassegnare il fiore con nastro adesivo per garantire il campionamento ripetuto dello stesso fiore. Far bollire i sacchetti di forno in acqua per 30 minuti per rimuovere i composti plastici residui.Per asciugare, cuocere in forno a 175 gradi Celsius per 60 minuti. Una volta che i sacchetti si sono asciugati, aggiungere un'unione di paratie in polipropilene ad ogni angolo dell'estremità chiusa dei sacchetti del forno. Risciacquare tutti i sacchetti e i tubi con il 75% di etanolo e lasciarli asciugare all'aria.Quindi, cuocere i sacchetti e i tubi in un forno a fuoco basso, tra 74 e 85 gradi Celsius per 30 minuti. A seconda della durata del tempo di fioritura, se possibile attendere almeno 24 ore dopo la fioritura per raccogliere il campione. Coprire il fiore selezionato con un sacchetto da forno al forno.Stringi la borsa strettamente con una cravatta con zip di plastica sotto il fiore per evitare che l'aria indesiderata fluisa nella borsa. Indossando guanti sterili in neoprene, attaccare un tubo dall'uscita dell'aria dell'attrezzatura di raccolta e collegarlo a una delle unioni di paratie sul sacchetto del forno. Sull'altra unione delle paratie, attaccare una cartuccia di filtro di vetro contenente adsorbente polimero poroso.Collegare un secondo tubo all'apparecchiatura di raccolta sull'ingresso sottovuoto. Collegare l'estremità del secondo tubo alla cartuccia del filtro di raccolta volatile in vetro. Accendere sia la pompa dell'aria che il vuoto contemporaneamente e impostare a 0,05 litri al minuto.Lo spazio della testa intorno al fiore è pieno d'aria ma non gonfiato troppo. Il sistema estrae l'aria dalla borsa attraverso il filtro, intrappolando i volatili floreali. Lasciare funzionare la macchina per 10 minuti.E poi spegnere sia la pompa dell'aria che il vuoto. Smontare i tubi e la cartuccia del filtro di vetro. Posizionare il filtro in una fiala di vetro e avvitare un cappuccio.Sigillare il flaconcino con nastro filettato tubo PTFE. Conservare il campione in un congelatore fino all'analisi GCMS. Ripetere questo processo con un sacchetto del forno vuoto per raccogliere un campione d'aria vuota come controllo.Per repliche coerenti degli stessi volatili, ripetere la raccolta del campione alla stessa ora ogni giorno, poiché alcuni fiori producono diversi livelli di fragranza nel corso della giornata. Per prima cosa, rimuovere la cartuccia del filtro di vetro dal congelatore e posizionarla in un GCMS nella porta dell'iniettore. Per rilasciare i volatili dello spazio della testa raccolti sull'adsorbente polimerico poroso dall'adsorbente, riscaldare la trappola di raccolta termica a 220 gradi Celsius per otto minuti all'interno di un flusso di gas elio a 1,2 millilitri al minuto.Confrontare i cromatogrammi dei volatili raccolti per identificare i picchi ricorrenti comuni. Dopo aver identificato il picco di volatili, utilizzare Pherobase per determinare se sono stati precedentemente descritti nelle fragranze floreali. In questo studio, i dati rappresentativi del GCMS sono mostrati come un cromatogramma.Picchi tra i 10 e i 15 minuti sono volatili floreali. I volatili raccolti sono stati referenziati in Pherobase per determinare se sono stati precedentemente descritti in una fragranza floreale. Ad esempio, il composto numero 21, con un tempo di ritenzione di 10.311 è stato identificato come benzaldeide.La benzaldeide è ricercabile su Pherobase con un elenco di tutte le specie di fiori, organizzato per famiglia di piante, da cui è stato identificato quel composto di fragranze. Le specie di orchidee sono mostrate qui, da cui la benzaldeide è stata determinata per essere presente nella fragranza floreale. I metodi precedenti hanno richiesto da due a quattro ore per campione.L'uso di un solvente per rimuovere il campione dal filtro comporterebbe un picco di solvente sul GCMS. Questo nasconderebbe i composti da zero a 3,5 minuti. Questo metodo consente di vedere tutti i composti.

Research

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